[发明专利]一种高铬合金铸铁轧辊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧辊，特别涉及一种高铬合金铸铁轧辊及其制备方法，属于轧辊制造技术领域。

背景技术

轧辊是轧钢生产中的主要消耗备件，其质量直接影响到轧材的表面质量和轧材的生产成本，提高轧辊质量、降低轧辊成本一直是轧辊生产企业关注的课题。目前常用的轧辊材质有高镍铬无限冷硬铸铁、半钢、高铬白口铸铁和高碳高速钢等。高镍铬无限冷硬铸铁轧辊脆性大，半钢轧辊硬度低、耐磨性差，高碳高速钢虽然硬度高、耐磨性好，但是需要加入较多的钨、钼、钒、铌等铁合金，造成了资源的巨大浪费。高铬合金铸铁轧辊经热处理后显微组织中存在高硬度的M7C3型碳化物，彼此孤立分布，因此具有较高的耐磨性。但是，现有技术的高铬合金铸铁轧辊还存在以下不足：第一，抗热裂性较差，辊身容易产生裂纹而剥落，影响轧辊的使用寿命；第二，轧辊通常采用去稳处理加回火处理，存在热应力，容易变形和开裂，降低轧辊的使用寿命，而且，去稳处理的温度很高，生产中需要消耗大量的能源，也不利于环保。

发明内容

本发明提供一种高铬合金铸铁轧辊，在高铬合金铸铁轧辊工作层加入V、B、Cu和RE元素，复合离心铸造并经过亚临界热处理得到高铬合金铸铁轧辊，具有良好的耐磨性和韧性，使用性能好，抗热裂性能好，延长了轧辊的使用寿命，热处理温度低，节能环保。

本发明为实现上述技术目的，采用如下的技术方案。

一种高铬合金铸铁轧辊，包括高铬合金铸铁工作层和球墨铸铁辊芯，高铬合金铸铁工作层的化学元素成分及其质量百分含量为：C：2.6～2.8％，Si：0.5～0.9％，Mn：0.3～0.8％，Cr：20～22％，Mo：0.2～0.3％，Ni：0.6～1.5％，Cu：0.2～0.4％，B:0.001～0.003％，V：0.1～0.6％，RE：0.01～0.03％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。

高铬合金铸铁轧辊的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，熔炼

高铬合金铸铁工作层铁水的熔炼，在中频感应炉中按照高铬合金铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、镍板、钼铁、硼铁、铜和钒铁，熔炼温度为1530～1600℃，并加入RE精炼调质，调整成分合格后，即得高铬合金铸铁工作层铁水。

球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1440～1500℃，并向其加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后即得球墨铸铁辊芯铁水。孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.5～0.9％，球化剂为钇基重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.1～1.6％；

步骤二，复合离心铸造成型

使用卧式离心机浇铸高铬合金铸铁轧辊，卧式离心机转速≥1000r/min。

浇铸高铬合金铸铁工作层，将高铬合金铸铁工作层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1530～1600℃。

浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬合金铸铁工作层的内壁温度冷却至1220～1250℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1390～1410℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1150～1170℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1390～1410℃。

浇铸完毕得到成型轧辊。

步骤三：热处理

将步骤二中得到的成型轧辊脱模，空气中冷却至室温，然后以9～13℃/h的速率加热至540～600℃，保温8～15h后，空气中冷却至室温，即得高铬合金铸铁轧辊。

本发明中高铬合金铸铁工作层的化学元素成分及其质量百分含量按照以下原则确定。

C：C能够形成耐磨性好的高硬度碳化物，但是过多的C会增加铸铁的脆性，综合考虑上述因素，将C元素在高铬合金铸铁工作层的质量百分含量控制在2.6～2.8％。

Si：Si元素的加入可以防止高铬合金铸铁工作层的其它合金元素氧化，但是，Si元素也是非碳化物的形成元素，会降低高铬合金铸铁工作层的淬透性，综合考虑上述因素，将Si元素在高铬合金铸铁工作层的质量百分含量控制在0.5～0.9％。

Mn：Mn元素的存在可以扩大高铬合金铸铁工作层中的奥氏体相区，同时可以改善高铬合金铸铁工作层的淬透性，然而，过多的Mn会降低高铬合金铸铁工作层的抗热裂性能，综合考虑上述因素，将Mn元素在高铬合金铸铁工作层的质量百分含量控制在0.3～0.8％。